На Большом адронном коллайдере удалось обнаружить первую "красивую частицу", содержащую т.н. прелестный антикварк
На Большом адронном коллайдере удалось обнаружить первую "красивую частицу", содержащую т.н. прелестный антикварк.
"С десятками миллионов зафиксированных столкновений в ходе одного из экспериментов БАКа удалось отыскать весьма редкого представителя семейства частиц", – сообщается в официальном твиттере ЦЕРНа.
Прелестный или красивый кварк (beauty-quark), который называют также донным или боттом-кварком (bottom-quark), был открыт в 1977 году в американской лаборатории Фермилаб коллаборацией Коламбия-Фермилаб-Стони Брук. Время жизни b-кварка составляет около 10 в минус-двенадцатой степени секунды.
Полученый на БАКе мезон B+ состоит из b-антикварка, имеющего весьма непродолжительный период жизни в 1,5 тысячных наносекунды, и u-кварка ("верхнего" кварка). Частица возникает при столкновении в коллайдере двух протонов с высокой энергией со множеством других частиц.
При этом b-антикварк представляет собой одну из античастиц, из которых состоит антиматерия. В настоящее время наблюдаемая асимметрия вещества и антивещества во вселенной представляет собой одну из основных нерешенных задач современной физики. Предполагается, что столь сильная асимметрия возникла в первые доли секунды после Большого Взрыва.
Антивещество является своеобразным лидером по плотности энергии. При его взаимодействии с обычным веществом происходит аннигиляция – превращение их массы в энергию.
Антивещество также известно как самая дорогая субстанция на Земле – 25 млрд. долларов за миллиграмм позитронов или 62,5 трлн. долларов за грамм антиводорода, который был получен в ЦЕРН в 1995 году.
Физики, работающие на детекторе LHCb, обработали порядка 10 млн. протон-протонных столкновений для того, чтобы обнаружить первую b-частицу. Для реконструкции этого события было отслежено около 100 траекторий частиц.
LHCb (Large Hadron Collider beauty experiment) – самый маленький из четырех основных детекторов на Большом адронном коллайдере. Эксперимент проводится для исследования асимметрии материи и антиматерии в взаимодействиях b-кварков. Основной его целью является установить, какие условия после Большого взрыва позволили материи "выжить" и создать известную нам Вселенную.
"Мезон B+ распался, пролетев 2 миллиметра, на две частицы J/ψ and K+. Частица J/ψ распалась на два стабильных мюона μ+ and μ-. Эти мюоны и мезон K+ прошли через детектор LHCb, отслеживающая система которого позволила проследить их траектории с высокой точностью и восстановить все предшествующие распаду события", – говорится в пресс-релизе Large Hadron Collider beauty experiment.
"Инвариантная масса частиц J/ψ and K+ соответствует известной массе кварка B+ в 5,32 гигаэлектрон-вольт, что в 5,5 раз больше массы сталкивающегося протона, но в 650 раз меньше его энергии. Ага, мы можем получать массу из энергии, используя знаменитую формулу Эйнштейна E=mc2", – отмечается в сообщении.
Большой адронный коллайдер (Large Hadron Collider) производит ускорение двух вращающихся в противоположном направлении пучков протонов и тяжелых ионов. Столкновение этих пучков высвобождает достаточно энергии, чтобы воссоздать в миниатюре условия, существовавшие в течение долей секунды после момента Большого Взрыва.
БАК в настоящее время является не только крупнейшей экспериментальной установкой в мире и самым мощным ускорителем частиц, но и наиболее холодным местом на Земле – температура в нем всего на 1,9 градуса выше абсолютного нуля.
Как сообщали ЮГА.ру, БАК был впервые включен в сентябре 2008 года, однако после пуска произошла авария, которая была вызвана повреждением одного из магнитных реле на клапане, регулирующем подачу жидкого гелия на сверхпроводящие магниты. 20 ноября 2009 года Большой адронный коллайдер был вновь успешно запущен после ремонта, который длился 14 месяцев.
В декабре 2009 года работа была остановлена на "рождественские каникулы". Незадолго до остановки на коллайдере были проведены столкновения на рекордных (на тот момент) энергиях: 9 декабря пучки протонов столкнулись на энергии 1,18 ТэВ, а к 14 декабря ученые зафиксировали 50 тысяч столкновений на рекордной энергии 2,36 ТэВ.
28 февраля ускоритель запустили снова, и 22 марта 2010 года был установлен новый рекорд – энергия столкновения частиц составила 3,48 тераэлектронвольта.
30 марта на коллайдере была достигнута суммарная энергия в 7 ТэВ (по 3,5 ТэВ на пучок), что являются рекордным значением для подобных устройств. "Природа проделывает это постоянно с космическими лучами (причем на больших энергиях), однако в первый раз подобный результат был достигнут в лаборатории", – подчеркивалось в сообщении ЦЕРН.
Ранее директор ЦЕРН по ускорителям и технологии Стив Майерс заявлял о том, что начало новой циркуляции пучков в феврале даст старт самой длинной фазе непрерывной работы ускорителя, которая продлится до лета или осени 2011 года. Столь длительный период позволит техникам подготовить все необходимое для будущего выхода на мощность в 14 ТэВ (по 7 ТэВ на пучок). В то же время, эксперименты в течение 18-24 месяцев дают возможность собрать достаточно информации для потенциальных открытий.
Значение энергии, на которой в дальнейшем будет работать коллайдер, является одним из ключевых параметров: считается, что увеличение мощности в 1,5 – 2 раза резко повышает научную эффективность исследований, в т.ч. позволяя вести поиски бозона Хиггса, который многие называют "частицей" Бога.
